6.瓦斯爆炸的处理办法

    1.煤的结构与安全开采的关系

    煤的形成阶段

    煤是由古生植物体沉积在沼泽环境后，在高温、高压条件下再经过一系列物理变化和化学变化而生成的。具体说来，煤的形成可分为两个阶段：

    （1）泥炭化阶段。由于古生植物遗体在地表较低的湖泊、沼泽和海湾环境中沉积。因被水淹没、浸泡，大大地减少了与空气中氧气的接触，在厌氧细菌的分解活动下逐渐形成泥炭。

    泥炭一般为黄褐色或黑褐色，无光泽，质地疏松。泥炭形成的厚度越大，则成煤后煤层的厚度越大。泥炭形成后，如果地壳上升，泥炭暴露在地表就会风化，就不能形成煤。只有在泥炭形成后，地壳下沉，在泥炭上部又沉积其他物质将泥炭覆盖，再经高温、高压后才能形成煤炭。

    （2）成煤阶段。在泥炭形成以后，若地壳继续发生沉降，泥炭层就会很快被其他沉积物所掩盖。这样，泥炭才能保存下来。随着地壳的进一步沉降，泥炭层下降到地下较深的地方，它上面覆盖的沉积物就会愈来愈厚。在压力和地温的共同作用下，原来疏松、多水的泥炭受到紧压、脱水、胶结、聚合，体积大大缩小，变成最初的煤——褐煤。褐煤形成后，如果地壳继续沉降，则在温度更高、压力更大的条件下，褐煤内的成分将进一步变化，最终形成各种不同种类的煤。这些不同种类的煤依次是：褐煤——长焰煤——不粘煤——弱粘煤——气煤——肥煤——焦煤——瘦煤——贫煤——无烟煤。

    煤层的结构与安全开采的关系

    在地下，煤的存在形态呈层状。煤层是煤矿的开采对象，煤的埋藏情况包括煤层的结构、厚度、倾角、稳定性及空间形态等。

    （1）结构。煤可分为两类，即简单结构煤层和复杂结构煤层，二者的主要区别是有无稳定的矸石夹层。简单结构煤层中没有呈层状出现的稳定的矸石层，但仍然可能夹有较少的矿物质或结核。简单结构煤层反映出当初形成时，沼泽中植物遗体的沉积基本上是连续性的。复杂结构煤层中常含有较稳定的夹石层，并且至少含有一层。复杂结构煤层反映出当时泥炭沉积曾为间歇性，即在泥炭沉积后又沉积了泥砂，再后来又沉积了泥炭，而沉积的泥砂则形成夹矸。煤层中夹矸的厚度不一，从几厘米到几十厘米。夹矸的层数多、厚度大，会影响采煤工作面采煤机割煤，也会影响煤的质量。

    （2）厚度。煤层厚度就是指煤层顶底板之间的垂直距离。对于复杂煤层，在计算煤层厚度时还要考虑夹矸的层数及总厚度。我国对不同的煤种规定的最小可采厚度是有所差异的。根据开采技术特点，煤层按厚度分为薄煤层、中厚煤层、厚煤层和特厚煤层。

    （3）倾角。煤层的倾角即煤层相对水平面的夹角。倾角对采煤方法和设备的选型有很大的影响。根据倾角大小将煤层分为以下四类：近水平煤层、缓倾斜煤层、倾斜煤层、急倾斜煤层。

    （4）稳定性。煤层的厚度，不是固定不变的，有时厚有时薄，甚至尖灭。根据厚度变化的情况可将煤层分为以下四类：稳定煤层（这种煤层在整个矿井开采范围内厚度均大于最小可采厚度，且厚度的变化有一定的规律性）、较稳定煤层（在矿井开采范围内绝大多数煤层基本可采，只有局部煤层不可采）、不稳定煤层（这样的煤层厚度变化很大，有薄有厚，甚至尖灭，经常出现不可采区域）、极不稳定煤层（煤层常呈鸡窝状，断断续续分布，在井田范围内仅局部可采）。

    （5）空间形态。煤层初形成时，一般不是水平的就是近水平的，而且在一定的范围内还是连续完整的。但在后来长期的地质历史中，地壳发生了各种运动，使煤层的空间形态发生了变化。煤的空间形态有三种，即单斜、褶皱和断裂。

    2.煤田的开采区域和矿井的设立

    煤田是指在地质历史的发展过程中，由含炭物质的沉积而形成的大面积含煤地带。煤田的面积非常大，可达几百平方米，储量达几百亿吨，所含的煤层也是非常多，可达几十层。因此，在开采煤田的过程中，一般都要将煤田划分为多个矿井开采，不可能将整个煤田用一个矿井来开采。

    井田是指由一个矿井采的部分。它的范围大小不一，储煤量也有所不同。根据我国的国情和煤矿生产现状，目前井田的走向长度一般为大型矿井、中型矿井、小型矿井。

    而对于一个井田来说，其范围仍比较大，在井田内为了开采煤炭还必须将井田再划分为若干较小的部分。因此，在井田范围内，按照一定的标高，将井田划分为若干个长条形部分，每一个长条形部分叫一个阶段。阶段的走向长度就是井田的走向长度。阶段的倾斜长度根据煤层的倾角和垂高不同，一般为500～1000米。

    在井田划分时，对于近水平煤层，往往将井田划分为若干个盘区进行开采。划分时，在井田中沿煤层的主要延伸方向布置水平大巷；然后在大巷两侧划分若干个块段开采，每一个块段叫一个盘区。

    立井开拓是借助一对垂直巷道由地面进入井下，并通过一系列巷道进入煤层的开拓方式。斜井开拓是指借助一对倾斜巷道由地面进入井下，再由一系列巷道进入煤层的开拓方式。利用水平巷道进入煤层的开拓方式叫做平硐开拓。综合开拓是指在某些条件下，采用单一的主副井井筒形式开拓井田在技术上有困难或经济上不合理时，而采用不同的井筒形式开拓井田。

    3.煤矿的主要生产系统和辅助生产系统

    和其他企业一样，煤矿企业也有很多生产系统，而且每个生产系统在运行的可靠性方面比其他企业要求严格。只有确定各个生产系统正常运行，才能保证煤矿井下安全生产。

    煤矿运输、提升系统

    煤炭是煤矿的产品，煤炭从几百米深的井下要经过一系列的运输环节，才能到达地面；井下要开掘巷道，掘出的矸石同样要运到地面矸石山；井下各种支护材料、采掘设备只有经运输才能到达采掘工作面；人员的上下班等都是依靠矿井的运输、提升系统来完成。因此，运输、提升系统是煤矿的一个极其重要的系统，它主要包括运煤系统、排矸系统、材料运输系统等。

    通风系统

    煤矿井下生产中最重要的系统就是矿井通风系统。通风系统合理、正常运行，才能保证井下有毒有害气体的稀释和排放，才能保证人员呼吸所需的新鲜空气，才能创造井下良好的气候条件；不然的话，就无法顺利进行生产。

    供电系统

    矿井的供电系统要求绝对安全可靠，为了保证安全供电，要求必须有双回路电源，以保证矿井生产的正常运行。在井下生产时，如果某一路电出故障，那么，必须保证另一路电立即供电。否则，就会发生重大事故。一般矿井供电系统是：双回路电网——矿井地面变电所——井筒——井下中央变电所——采区变电所——工作面用电点。除此之外，矿井还必须对一些特殊用电点实行专门供电，如矿井主通风机、井底水泵房、掘进工作面局部通风机、井下需专门供电的机电硐室等。

    供排水系统

    煤矿井下生产要洒水灭尘，液压设备需要水，井下防灭火需要水。因此，向井下供水是必不可少的措施。除此之外，还要注意，矿井水必须排到地面，否则会淹没采掘工作面。为此，矿井应建有供、排水系统。在供水管道系统中，有大巷洒水、喷雾、防尘水幕。煤的各个转载点都有洒水灭尘喷头，采掘工作面有洒水灭尘喷雾装置、机械设备供水系统等。为了排出矿井水，矿井一般都在井底车场处设有专门的水仓及主水泵房。主水仓一般都有2个，其中1个储水、1个清理。主水仓的上部是主水泵房，水泵房内装有至少3台水泵，通过多级水泵将水排到地面。

    瓦斯监控系统

    瓦斯监控系统在我国目前应用很广泛，我国高瓦斯矿井及煤与瓦斯突出矿井一般都安装了瓦斯监控系统。这种系统是在井下采掘工作面及需要监测瓦斯的地点安设多功能探头，24小时不间断监测井下瓦斯的浓度，并将监测的气体浓度通过井下处理设备转变为电信号，通过电缆传至地面主机房。在地面主机房还安设了信号处理器，将电信号转变为数字信号，并在计算机及大屏幕上显示出来。管理人员可以随时通过屏幕上的信息掌握井下各监控点的瓦斯浓度。当某处瓦斯超限，井上下会同时报警并自动采取相应的断电措施。

    灌浆防灭火系统

    灌浆防灭火系统对于煤层自燃发火严重的矿井来说是必须要安置的。这种系统是在地面建立制浆站，将黄土、砂子等制成泥浆，再由管道送入采煤工作面上顺槽。随着工作面回采，对采空区后方进行灌浆，用浆体将采空区遗煤包裹起来，使煤和氧气隔绝，这样就防止了煤的氧化自燃。

    通信系统

    电话通信系统可以保证煤矿生产的顺利进行。在井下各个采掘工作面、煤的装车点、变电所、主要机电硐室、火药库等地方都装有防爆电话机，通过电话联络，可以随时掌握井下掘进面的生产情况。当矿井发生灾变时，电话机又是指挥救灾的必要设施。目前，移动通信已应用于部分矿井中。

    4.井下的机电设备

    机电设备是煤矿生产中非常重要的装备，它还是煤矿现代化程度的重要标志。煤矿井下设备很多，分采掘机械、电气设备、运输设备、通风设备等几大类。具体的有采煤机、掘进机、运输机、绞车、风机、水泵、电动机、开关、电缆等。在综合机械化采煤工作面还有一整套液压支架和大小不同的管路。各种机电设备会随着煤矿现代化建设的不断发展而逐渐增多。

    机电设备由指定的司机操作。不是指定的司机，切不可开动、停止或拨弄，否则不但会损坏这些设备，妨碍正常工作，甚至可能会引发重大事故。机电硐室是个重要的地方，为了保证设备正常运转，非工作人员不能随便进去。

    员工对自己所管理和操作的设备都应当会使用，会管理，会检查毛病，会排除故障，力争做到“三好”即用好、管好、维护好。任何机电设备发生了故障，只能由该设备的司机本人或专职维修人员进行检查和修理。如果需要在井下打开设备外壳进行检查和修理时，必须先切断电源，并悬挂“有人工作，不准送电”警示牌。任何人都不准在井下带电检修设备。若看到有人带电检修时，要坚决制止。

    矿工应自觉爱护井下的电缆，不要损坏它；否则造成短路事故，就可能发生危险甚至导致瓦斯爆炸事故。电缆本是悬挂在巷道两帮上的，如果见到电缆掉落在地上，就要主动把它重新挂好。发现电缆上有破口或者露出了明线头，就要立即向机电人员报告，及时处理，以防后患。

    5.采煤的主要方法与工艺

    采煤的主要方法

    所谓采煤方法就是采煤系统和回采工艺的总称。不同的采煤方法所采用的采煤巷道布置系统及回采工艺不同。采煤方法指采煤工艺与回采巷道布置及其在时间、空间上的相互配合。它包括采煤系统和采煤工艺两部分内容。采煤系统即采区巷道布置方式、掘进和采煤顺序的合理安排以及由采区供电系统、通风系统、运输系统、排水系统等共同组成的完整系统。不同的采煤工艺与相应的采煤系统相配合，就构成了各种各样的采煤方法。

    采煤方法的种类繁多，目前世界主要产煤国家使用的采煤方法总的划分为壁式和柱式两大类。这两种不同类型的采煤方法，在采煤系统及采煤工艺方面有很大的区别。

    壁式采煤法的特点是：煤壁（即采煤工作面）较长，工作面两端至少各有一条巷道，用于进风、回风、运煤和运料；采出的煤炭平行于煤壁方向运出工作面。我国多采用这种采煤方法。

    柱式采煤法的特点是：煤壁短，同时开采的工作面数目较多，采出的煤炭垂直工作面方向运出。

    我国当前常用的采煤方法主要有：

    （1）倾斜分层采煤法。厚煤层沿倾斜面划分分层面的采煤方法。

    （2）倾斜长壁采煤法。长壁工作面沿倾斜推进的采煤方法。

    （3）走向长壁采煤法。长壁工作面沿走向推进的采煤方法。

    （4）长壁放顶煤采煤法。开采6米以上缓倾斜厚煤层时，先采出煤层底部长壁工作面的煤，随即开采上部顶部煤的采煤方法。

    （5）倒台阶采煤法。在急倾斜煤层的阶段或区段内，布置成下部超前的台阶形工作面，沿走向推进的采煤方法。

    （6）正台阶采煤法。在急倾斜煤层的阶段或者区段内，沿伪斜方向布置成上部超前的台阶形工作面，沿走向推进的采煤方法。

    （7）掩护支架采煤法。在急倾斜煤层中，沿走向布置采煤工作面，用掩护支架将采空区和工作空间隔开，向俯斜推进的采煤方法。

    （8）伪倾斜柔性掩护支架采煤法。在急倾斜煤层中，沿伪倾斜布置采煤工作面，用柔性掩护支架将采空区和工作空间隔开，沿走向推进的采煤方法。

    （9）水平分层采煤法。在急倾斜煤层中，沿水平面划分分层的采煤方法。

    （10）斜切分层采煤法。在急倾斜煤层中，沿与水平面25°～30°角的斜面划分分层的采煤方法。

    （11）仓储式采煤法。在急倾斜煤层中，将采落的煤暂时存于已采空间中，待仓房内的煤体采完后，再依次放出存煤的采煤方法。

    （12）房式采煤法。沿巷道每隔一定距离开采煤房，用煤房之间的煤柱子支撑顶板的采煤方法。

    （13）房柱式采煤法。沿巷道每隔一定距离先采煤房直至边界，再后退采出煤房之间煤柱的采煤方法。

    采煤工作面回采工艺

    采煤工作面回采工艺主要有破煤、装煤、运煤、支护及采空区处理五大内容。因工作面机械化程度不同，回采工艺也有所区别。

    （1）普通机械化采煤工作面回采工艺。普通机械化采煤工作面是指在工作面装备了单滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机及单体液压支柱配合金属铰接顶梁支护的工作面。工作面破煤、装煤、运煤基本实现机械化，而支护和采空区处理还是人工进行的。由单滚筒采煤机完成破煤。采煤机在运行中，安装在摇臂上的滚筒不停地旋转，利用截齿将煤截割下来。为了方便工作面顶板管理，在单滚筒采煤机割煤时一般都采用倒“8”字形割煤法。在工作面上、下缺口处，需打眼放炮人工开缺口。普通机械化采煤工作面装煤依靠采煤机滚筒上的螺旋叶片和挡煤板配合，在滚筒割煤的同时将煤推入溜槽。如果还有少量遗煤，则需人工清理后才能推移输送机。运煤同样依靠铺设在工作面的刮板输送机、顺槽转载机和胶带输送机。普通机械化采煤工作面支护是利用DZ型单体液压支柱配合HDJA型铰接顶梁支护的。支柱和顶梁的配合方式有齐梁直线柱和错梁直线柱。采空区处理采用全部垮落法，即在工作达到最大控顶距后回收放顶线1～2排支柱，使顶板自然垮落。

    综合来说，普通机械化采煤工作面回采工艺是采煤机从工作面中部开始开动，采煤机向上方运行割顶煤，随后挂悬臂梁；采煤机割顶煤到工作面上缺口处后，下降摇臂，翻转挡煤板，采煤机下行割底煤，随后推输送机打固定柱；当采煤机下行割底煤到工作面中部时，升起滚筒割顶煤到工作面下缺口处，随即挂悬臂梁；采煤机在工作面下缺口处后，再降低滚筒，翻转挡煤板，采煤机上行割工作面下半部分底煤到工作面中部；此时升起滚筒割顶煤进刀后停机；采煤机停机后，从工作面中部推输送机至工作面下缺口处，完成整体推移，随后支设工作面下半部分固定柱；当工作面达到最大放顶距后回柱放顶。

    （2）炮采工作面回采工艺。以钻爆法落煤、人工装煤、金属摩擦支柱或单体液压支柱配合金属铰接顶梁或Ⅱ型梁支护的工作面称为炮采工作面。工作面破煤是按照规定的炮眼布置方式用煤电钻打眼，后装入煤矿许用的安全炸药及煤矿许用的电雷管起爆，从而把煤从煤壁上崩落下来。工作面放炮结束或在安全距离以外时，装煤人员就可以进入装煤点攉煤了。人工装煤前必须首先检查放炮后的顶板及支架，进行敲帮问顶、处理活石，控制顶板，然后才能开始攉煤。装煤中要随时注意煤帮、顶板，防止片帮、掉矸伤人。不能直接把大块煤矸装入刮板输送机，应人工破碎后再装入输送机。炮采工作面运煤实现了机械化，即依靠铺设在工作面的机道上的可弯曲刮板输送机将煤运入顺槽转载机后经胶带输送机运出工作面。如炮采工作面的基本支架是依靠单体支柱配合金属铰接顶梁或Ⅱ型梁支护顶板的。工作面煤被采出后，必须对采空区后方的顶板进行处理；否则就不能保证工作面安全生产。采空区处理方法根据煤层开采条件可分为三种，即全部垮落法、充填法、缓慢下沉法。

    总之，炮采工作面回采工艺过程是由放炮员首先在工作面打眼、装药、放炮；放炮结束后，攉煤工开始进入工作面挂梁控制顶板并攉煤入工作面输送机；装运煤工作完成后，开始整体推移输送机至煤壁处，随后打工作面固定柱；当工作面达到最大控顶距时，回收采空区一侧1～2排固定柱，使顶板自然垮落。

    （3）综采放顶煤工作面回采工艺。综采放顶煤技术的关键在于采用了放顶煤支架。这种支架后方有一个可以打开和关闭的放煤窗口。当工作面支架前移后，其上部顶煤会自然垮落，堆积在支架掩护梁下方。放顶煤时只需打开放煤窗口，顶煤会落入工作面后部刮板输送机溜槽中运出工作面。顶煤放完后，立即关闭放煤窗口，防止矸石窜入工作面。

    （4）综合机械化采煤工作面回采工艺。综合机械化采煤工作面是在工作面配备大功率的双滚筒采煤机、大功率的可弯曲刮板输送机、液压自移支架及转载机、可伸缩胶带输送机，实现工作面破煤、装煤、运煤、支护及采空区处理的全部机械化。

    总的说来，综合机械化采煤工艺由于采用了大功率双滚筒采煤机，可在工作面实现一次采全高；采煤机首先由工作面下顺槽处完成斜切进刀割入煤壁后，开始向上割煤，同时滚筒上的螺旋叶片和挡煤板配合将煤装入工作溜槽中运出；在采煤机割煤的同时，滞后一段距离拉架并推输送机，支架后方的顶板在拉架中自然垮落。

    6.巷道的施工方法

    巷道施工就是把岩石破碎下来，形成设计所要求的空间，并对掘出的空间进行支护的过程。巷道根据断面煤岩所占比例的不同可分为岩巷、煤巷和半煤岩巷。按巷道坡度的不同又可分为平巷、斜巷和立井三大类。在施工过程中，应根据各类巷道的不同特点进行施工。在施工过程中，主要包括破岩、装岩、运输、支护等主要工序，同时还有掘进通风、修筑排水沟、敷设管道、铺设轨道等辅助工序。巷道施工方法有分次成巷和一次成巷，一次成巷又分平行作业、单行作业和交替作业。

    7.以技术为基础的安全管理方法

    煤矿井下的许多不安全因素都是由于煤矿开采方法引起的，这些开采方法，如果严格按照现代文明的要求，是不可行性，而这些开采方法是几十年来或者上百年所延续使用的，人们已经认可。正是因为这些技术方法，给现代煤矿开采带来了巨大的灾难，事故频出，甚至造成了有些事故的不可控制性。在科学发展的今天，在未来，人们一定能采用新的技术来减少或者消灭这些由于技术问题带来的不安全因素。

    造成煤矿井下最大的不安全因素就是瓦斯事故，要根本解决瓦斯灾害就必须采用先进的技术手段对瓦斯进行采前处理。

    瓦斯作为一种能源，本来就有开采价值，在煤层开采前，首先对瓦斯进行开采，既能增加经济效益，又减小了瓦斯灾害的影响。

    在煤层开采的同时，可对瓦斯进行根本性的处理，或者引导性的处理。

    所谓瓦斯的根本性处理就是：研究瓦斯的化学物理特性，对瓦斯的亲和物进行研究，可采用三种方法来处理。

    （1）改变空气的成分结构，也就是改变瓦斯爆炸的引发条件。

    （2）使瓦斯与特定的物质结合并产生爆炸惰性或者改变其物质结构使其从空中降落。

    （3）阻止瓦斯从煤体中的有效释放，减小瓦斯涌出浓度。

    引导性处理就是研究通风设备，利用通风风流稀释，并使瓦斯均匀分布，用风流掺物法来控制瓦斯的流动与分布，并用具有调风功能的采煤机来减小瓦斯局部积聚的危险。也可采用新的技术进行火源的隔绝。

    同时，还可以进行充填式开采方式。采用充填式开采后，消除了采空区，瓦斯的流动更易于控制，只要加强通风就能解决问题的大部分。比如采用局部封闭的开采方法，或者实现无人自动化开采技术，即使发生了事故也不会造成对人的伤害。

    瓦斯爆炸的条件是空气构成、瓦斯浓度及火源，这就是说在瓦斯浓度与火源共同存在时，才有可能发生爆炸，可以用科学的手段对瓦斯浓度进行全面监测，比如将瓦斯浓度转化为可视化，在火源形成前对其进行科学处理。

    8.人为的失误与事故原因

    按系统安全的观点，人是构成系统的一种元素，当人作为一种系统元素发挥功能时，会发生失误。人的失误是指人在规定的条件下，未能完成或未能及时完成规定的功能，从而使系统中的人、机或环境受到一定程度的损失。人的失误是人、机械、环境、技术和管理等诸多因素相互作用的结果。人的不安全行为是操作者在生产过程中发生的、直接导致事故的人的失误，是人失误的特例。

    按照人的失误原因，人的失误可分为随机失误、系统失误、偶发失误三类。按人失误的性质可分为遗漏或遗忘、做错。按失误的主体，人的失误又可分为个人失误、组织失误两大类。组织失误归根到底也是一种人的失误。人是作为组织中的一员而存在的，任何个人造成的失误或对失误的防范都是在该组织综合管理下实现的，组织管理对个人的行为有着重要影响。对复杂系统而言，组织失误是对其安全性最大的潜在威胁。典型的组织失误包括管理制度缺陷、不充分的培训、管理者的错误决策等。

    拉姆齐提出的一个人的失误导致事故的顺序模型，是采用顺序流程跟踪的方法，在可能发生危险的条件下个人所进行的努力。首先，是对出现的危险状况的觉察和识别，如果出现的危险状况没有被觉察和识别，则事故发生的可能性必然增加。如果已被觉察和识别，下一步就是作出决策，根据个人的见解和具有的知识才能，判断是否避免危险的出现。个人对危险的出现不作避免的决策，往往是带有一定的冒险性的。如果个人作出要避免危险出现的决策，则下一步就取决于个人做这项工作的才能。实现这个顺序流程分析，可以减少或避免事故的出现。但不能保证完全避免事故。因为在任何时候人出现失误都可以导致事故的发生。

    为预防人的失误，组织建立了许多措施，例如：标准、程序、安全设计等。由于失误或违规，措施失效，从而导致事故，这称为现行失效。而那些组织中已经存在的导致失误或违规的原因，导致防护措施不完善的不恰当管理决策，称为潜在失效。现行失效指出了事故的表面原因，潜在失效则指出了如何和为什么发生事故。拉姆齐借用医学观点，将组织比拟为机体，潜在失误恰如“病原”，没有潜在失效的组织是不存在的。系统越复杂，越不透明，各种潜在失效就越多。但是，正如病原没有机体其他条件的变化不会致病一样，潜在失效没有操作行为错误或技术失效作为触发器也不会直接引发事故。一个健康的组织并非能超脱于潜在失效，而是能不断致力于找出潜在失效并随时消除它，组织失误是诱发系统失效最根本的潜在原因。

    人失误是引发事故的主要因素，是制约煤矿安全生产的一大隐患。由于任何人都会出现失误，所以，在掌握人的失误原因的基础上，就可以采取一定的措施来减少人的失误，控制人的失误发展成事故。从预防事故角度，可以从三个阶段采取措施防止人因的失误：

    （1）控制、减少可能引起人因失误的各种原因因素，防止出现人因失误。

    （2）在一旦发生人因失误的场合，使失误不至于引起事故，即，使失误无害化。

    （3）在人因失误引起了事故的情况下，限制事故的发展，减小事故损失。

    由于人因失误的复杂性，对人因事故的防范与管理必须从技术和管理措施两方面着手，建立一个“纵深防御”系统。

    纵深防御的含义是指多层重叠设置安全防护系统，从而构成多道防线，使得即使某一防线失效也能被其他防线弥补或纠正。一般地，技术措施比管理措施更有效，但技术手段必须与组织手段、文化手段相结合。从管理决策、组织、技术、事故分析、评审等过程和层面构建主动型人因失误的纵深防御系统。

    建立、健全安全技术措施，是防止和消除人因的失误的必要手段。把人机工程学原理应用在所有新的设计和重要的人机界面的改造中，使煤矿的机械设备、工作环境适应人的生理、心理特征，才能使人员操作简便准确、失误少、工作效率高。

    技术措施并不能防止和消除组织所有的人因的失误，不能抑制所有“病原体”，因此，技术措施需要通过管理途径来支持补充，利用企业的文化氛围促使作业者在任何时候都能严格遵守规程和规定，否则，高质量的安全技术措施及规程都可能是无效的。

    （1）倡导企业安全文化。企业安全文化是企业文化的重要组成部分，它强调人的价值与生产价值的统一，安全价值与经济效益、社会效益的一致性。对煤矿而言，建设企业安全文化，就是用安全文化加强矿工心理素质的培养，加强矿工的安全意识，树立良好的企业风气，建立和谐的人际关系，积极为矿工营造一个良好的社会环境，和睦的家庭环境，舒适的工作环境，和谐的行为环境。使得在这种安全文化氛围中的每一个矿工，其行为自觉地规范在这种安全价值取向和安全行为准则之中。

    （2）建立以人为中心的安全管理体制。在人—机—环境系统中，人是主体，是决定因素。因此，在各种管理活动中，应坚持人本原则，以人为中心，以人为本，以调动人的主观能动性和创造性为前提，把人的因素放在第一位，实现从重点管物向重点管人的转变。组织矿工参加各种安全管理活动，鼓励矿工提出安全建议，尽量满足矿工的各种安全需要。合理安排工作任务，防止发生精神和身体疲劳。实行标准化作业，改善工作环境。

    安全教育与培训是防止职工产生失误的重要手段。安全教育与培训可以提高煤矿企业领导和广大职工搞好安全生产的责任感和自觉性。安全技术知识的普及和提高，可以使广大职工掌握煤矿伤害事故发生发展的客观规律，掌握安全检测技术和控制技术的科学知识，提高安全技术操作水平，保护好自身和他人的安全健康。

    9.煤矿的安全文化

    企业安全文化的内涵

    安全文化首先出现在核工业领域。1986年国际核安全咨询组在《切尔诺贝利核电站事故后评审会议总结报告》中总结了切尔诺贝利核电站事故在安全管理和人员安全素养方面的经验教训，并首次使用安全文化一词。而后，核安全文化作为一种现代安全管理理念被推广到一般工业企业的安全管理，出现了安全文化建设的高潮。

    安全文化是企业文化整体的一个有机组成部分，是指企业职工的安全价值观和安全行为准则的总和，安全价值观是企业安全文化的核心，安全行为准则是人在企业安全文化活动中的具体表现。安全文化建设具有的内涵，既包容安全科学、安全教育、安全管理、安全法制等精神领域，同时也包含安全技术、安全工程等物质领域。因此，安全文化建设更具有系统性、全面性和可操作性。

    安全文化是本质的、有效的事故预防机制，是安全管理科学的发展和提高，是对科学管理的补充与升华。企业的安全文化就是要实现人的价值和生产价值的统一。安全文化的目的就是建立“安全至高无上”的观念，从每一个人做起，形成群体的观念，牢固树立“安全第一”的思想，做到不伤害自己，不伤害他人，不被他人所伤害。安全文化的实质就是使每个人的安全行为由不自觉渐变到自觉，由“强制执行”到“自觉遵守”，进而发展到“主动接受、自我监督”，实现由“要我安全”到“我要安全”的质的变化。安全文化以“人”为本，以文化为载体，通过文化的渗透提高人的安全价值观和规范人的行为，用一种文化氛围去影响职工，改变落后的安全意识和不良的作业习惯，旨在形成安全的价值观念、思维方式、职业行为规范、舆论、习惯和传统等。一个企业的安全文化是个人和群体的价值观念、态度、认识、能力和行为方式的产物，这些因素决定了对安全卫生管理的承诺和安全卫生管理的方式和水平。建立了积极的安全文化的企业会体现出：基于相互信任的沟通，对安全的重要性的共识和对预防措施效能的确信。具有良好安全文化的企业的危险警觉性应始终保持比较高的水平，不应随事故的发生而动荡。

    煤矿安全文化的建设

    煤矿要实现安全生产，不仅仅要靠科技、装备和管理，重要的在于生产中最活跃的因素——“人”，在于人的安全价值观念和安全行为意识。企业安全文化建设是预防事故的“人因工程”，以提高企业全员的安全素质为最主要任务，因而具有保障安全生产的基础性意义。

    企业安全文化建设通过创造一种良好的安全人文氛围和协调的人、机、环境关系，对人的观念、意识、态度、行为等形成从无形到有形的影响，从而对人的不安全行为产生控制作用，以达到减少人因事故的效果。企业安全文化建设是预防事故的一种“软”对策，具有长远的战略性意义。

    加强安全培训，全面增强职工安全文化理念，提高安全文化素质是预防事故的关键。安全大检查、停产整顿、抓“三违”处罚等手段，在安全上虽然取得非常好的作用和效果，但并非上策，不能长久，一旦松懈，安全状况就会发生反弹。虽然遏制伤亡事故面临三大难题：安全管理机制、安全科技支持、全员安全文化素质，但全员安全文化素质是关键。从1990～2000年间发生的181起死亡事故来看，因个人违章造成的事故达90多起，占事故总数的50％以上。严格地讲在181起事故中，都有人的因素。“安全第一、预防为主”是全体员工的事，没有高安全文化素质的职工，企业就不会有稳定的安全生产局面。

    （1）煤矿安全文化的建设应结合煤矿现有的工作基础和企业的实际情况。我国煤矿企业在长期的安全生产实践中，已经形成了一套有效的安全生产的思想模式、行为规范、传统和习惯等，并制定了一系列规章制度。如“安全第一、预防为主、综合治理、总体推进”和“安全、装备、管理、培训并重”的指导思想，始终开展的安全宣传教育活动，针对行业特点和企业实际情况制定的安全生产管理制度和标准等，这些都是煤矿安全文化建设的基础，但整体上说，煤矿还未形成系统性、全面性的积极的企业安全文化，还未把安全生产提高到安全文化的高度来认识。

    （2）安全文化建设的关键在于企业的领导层。一个企业的安全文化程度的高低取决于企业决策层对安全文化的重视程度。煤矿安全文化的建设需要煤矿领导的积极倡导，需要全矿职工积极参与。安全文化不是自然形成的，需要积极的引导，提高与普及相结合。安全文化建设需要自上而下循序渐进。“安全至高无上”的观念的形成、安全文化气氛的造就，都要通过每一个人去实现，这样才能最大限度地调动每一个人的积极性。

    （3）安全文化建设的基础是煤矿全体职工。职工既是安全工作的主体，也是安全文化的创造者和承担者，实现煤矿安全意识的自我飞跃，需要广泛地发动群众，依靠群众，全员的积极参与。可以通过多种多样的安全文化活动，如安全报告会、事故分析会、安全交流会、安全表彰会等会议的形式，也可以用安全演讲、安全图片展览等寓教于乐的方式，让广大职工真正参与，形成职工认同的企业安全价值观。充分调动职工的安全积极性、自豪感、责任感，使每一个职工感受到煤矿的安全离不开自身的努力，促使所有的员工都密切关注安全。积极开展安全教育和培训活动，普及安全知识，提高全员的安全素质。通过对职工进行安全思想教育，为职工生活和工作的环境创造一个浓厚的安全文化氛围，利用党、政、工、团的安全教育优势，充分利用各种宣传手段，如广播、电视、文艺、黑板报等，使职工牢固树立“安全第一”的思想意识。

    （4）建立安全文化的核心是完善煤矿安全管理体系。不安全行为和不安全状态是事故发生最重要的原因，但它们不过是管理失误的表面现象。在实际工作中，如果只抓住了作为表面现象的直接原因而不追究其背后潜在的深层原因，就永远不能从根本上杜绝事故的发生。因此，预防事故必须从加强管理入手，充分利用管理的控制机能控制各种不安全因素，保证生产活动的顺利进行。

    煤矿是一个社会技术开放系统，根据社会技术开放系统理论，要使煤矿安全、高效地生产，需要煤矿的技术系统和社会系统的联合优化，而不是使技术系统最优化，让社会系统适应它。煤矿的安全文化建设过程就是社会系统的优化过程，建立与煤矿的安全技术系统相适应的安全社会系统的过程。

    煤矿企业安全文化的建设要持之以恒，逐步深化，它是一个长期的、渐进的过程。

    10.煤矿的危险管理

    系统安全理论认为，系统中存在的危险源是事故发生的根本原因。危险管理是通过辨识系统中的危险源、评估危险、分析危险，并在此基础上有效地控制危险，用最经济、最合理的办法来处置危险，以实现最大安全保障的活动。

    危险源辨识、危险评价、危险控制构成危险管理的基本内容。危险源辨识是危险评价和控制的基础，它们相互关联和渗透。

    危险源辨识

    危险源是可能造成人员伤害、患病、财产损失、环境破坏或其组合之根源或状态。按其在事故发生发展过程中的作用，危险源可划分为两类。

    根据事故的能量意外释放理论，能量或危险物质的意外释放是伤亡事故发生的物理本质。因此，把生产过程中存在的，可能发生意外释放的能量或危险物质称作第一类危险源。

    正常情况下，生产过程中能量或危险物质受到约束或限制，不会发生意外释放，即不会发生事故。但是，一旦这些约束或限制能量或危险物质的措施受到破坏或失效（故障），则将发生事故。

    导致约束、限制能量或危险物质按照人的意图流动、转换和做功的措施失效或破坏的各种不安全因素称作第二类危险源。第二类危险源主要包括物的故障、人的失误和环境因素。

    在我国的安全管理实践中，往往用“事故隐患”来描述物的不安全状态，用“三违（违章操作、违章指挥、违反劳动纪律）”来描述人的不安全行为。但这些只是一些表面现象，属于第二类危险源中的一部分，或控制方面出了问题的第一类危险源。根据现代安全管理的理念，把对“事故隐患”和“三违”的表面、局部的认识上升到对“危险源”的本质、整体的认识，从而实现对事故发生机理认识的重要飞跃。

    第二类危险源往往是一些围绕第一类危险源随机发生的现象，它们出现的情况决定事故发生的可能性。第二类危险源出现得越频繁，发生事故的可能性越大。在事故发生发展过程中，第一类危险源在事故发生时释放出的能量是导致人员伤害或财物损坏的能量主体，决定事故后果的严重程度，第二类危险源的出现决定事故发生可能性的大小。两类危险源相互关联相互依存，第一类危险源的存在是第二类危险源出现的前提，第二类危险源的出现是第一类危险源导致事故的必要条件。

    常用的危险辨识方法大致可分为两大类。

    （1）直观经验法。适用于有可供参考先例、有以往经验可以借鉴的危害辨识过程，不能应用在没有可供参考先例的新系统中。主要有对照、经验法和类比方法等。对照、经验法就是对照有关标准、法规、检查表或依靠分析人员的观察分析能力，借助于经验和判断能力直观地评价对象危害性的方法。对照、经验法是危险源辨识中常用的方法，其优点是简便、易行，其缺点是受辨识人员知识、经验和占有资料的限制，可能出现遗漏。为弥补个人判断的不足，常采取专家会议的方式来相互启发、交换意见、集思广益，使危险、危害因素的辨识更加细致、具体。

    类比方法是利用相同或相似系统或作业条件的经验和职业安全卫生的统计资料来类推、分析评价对象的危险、危害因素。多用于危害因素和作业条件危险因素的辨识过程。

    （2）系统安全分析方法。即应用系统安全工程评价方法的部分方法进行危害辨识。系统安全分析方法常用于复杂系统、没有事故经验的新开发系统。常用的系统安全分析方法有安全检查表、事件树、事故树等。常和危险评价方法一起使用。

    危险评价

    危险评价也称为安全评价或风险评价，是对系统存在的危险性进行定性和定量分析，得出系统发生危险的可能性及其后果严重程度的评价，通过评价寻求最低事故率、最少的损失和最优的安全投资效益。常用危险事件的发生频率和后果严重度来表示危险性大小。按评价结果类型可将危险评价方法分为定性评价、定量评价和综合评价。

    （1）定性评价。定性评价是指根据人的经验和判断能力对生产工艺、设备、环境、人员、管理等方面的状况进行定性的评价。安全检查表是一种常用的定性评价方法。定性评价方法的主要优点是简单、直观、容易掌握，并且可以清楚地表达出设备、设施或系统的当前状态。其缺点是评价结果不能量化，评价结果取决于评价人员的经验。对同一评价对象，不同的评价人员可能得出不同的评价结果。该方法的另一个缺点是需要确定大量的评价依据，因为必须根据已经设定的评价依据，评定人员才能对设备、设施或系统的当前状态给出定性评价结果。

    （2）定量评价。定量评价是用设备、设施或系统的事故发生概率和事故严重程度进行评价的方法。其中包括半定量评价，半定量评价是指用一种或几种可直接或间接反映物质和系统危险性的指数（指标）来评价系统的危险性大小，如物质特性指数、人员素质指标等。定量评价是在定性评价的基础上进行的。

    （3）综合评价。综合评价是在定性和定量评价方法的基础上，综合考虑影响系统安全的所有因素，从系统的整体出发，对系统的人员、设备、环境、管理等进行的综合危险评价。例如，模糊综合评判法。危险评价的内容相当丰富，评价的目的和对象不同，具体的评价内容和指标也不相同。目前常用的评价方法有安全检查表、预先危险性分析、事故树、作业条件危险性评价法、故障类型和影响分析法等。

    危险控制

    根据危害辨识、危险评价的结果，结合煤矿企业的实际情况，确定哪些风险是不可接受的，哪些风险需要优先采取措施降低。依据危险性的大小，危险的分布一般呈三角形，即危险性越高，其数量越少。危险水平示意如下图所示。

    危险水平示意较长

    根据危险程度，危险的控制原则见下表：

    危险的控制原则

    危险程度措施可忽略的无须采取措施且不必保持记录可容许的不需另外的控制措施，需要监测来确保控制措施得以维持中度的努力降低危险，但要符合成本—有效性原则重大的紧急行动降低危险不可接受的只有当危险已降低时，才能开始或继续工作，为降低危险不限成本。若即使以无限次源投入也不能降低危险，禁止工作

    11.人的劳动强度与体力极限

    国外的劳动强度分级

    国外常用的克里斯坦森标准是以能耗量和氧耗量作为分级标准来划分不同劳动强度的。该标准所依据的为欧美人的平均值，即体重70千克、体表面积184平方米。所分等级为轻、中等、强、极强、过强共五级。对于我国，该标准显得过高。因此，有人建议将该标准按我国人体表面积减去5％～20％，作为标准。

    除此之外，国际劳工局、日本劳动科学研究所也各有标准，其中，由于我国人体素质与日本比较接近，故有较大的参考价值。

    我国的劳动强度分级

    我国于1983年制定了按劳动强度指数划分的《体力劳动强度分级》国家标准（GB3869—83）。见下表：

    体力劳动强度分级

    劳动强度级别劳动强度指数Ⅰ≤15Ⅱ约20Ⅲ约25Ⅳ＞25

    该标准是以劳动时间率和工作日平均能量代谢率为标准制定的，能比较全面地反映作业时人体负荷的大小。劳动强度指数的计算公式如下：

    I＝3T＋7M

    式中I——劳动强度指数；

    T——劳动时间率；

    M——8小时工作日能量代谢率；

    3——劳动时间率计算系数；

    7——能量代谢率计算系数。

    下表中各级别的8小时工作日平均能耗值分别为：Ⅰ级——850千卡/人，相当于轻劳动；Ⅱ级——1328千卡/人，相当于中等强度劳动；Ⅲ级——1746千卡/人，相当于重强度劳动；Ⅳ级——2700千卡/人，相当于很重强度劳动。

    劳动时间率为一个工作日内净劳动时间（即除休息和工作时间持续1分钟以上的暂停时间外的全部活动时间）与工作日总时间的比，以百分比表示，即工作日内净劳动时间/工作日总工时（％）。可通过抽样测定，取其平均值。

    能量代谢率M的计算方法是：将某工种一个工作日内各种活动和休息加以归类，求出各项活动与休息时的能量代谢率，分别乘以相应的累计时间，最后得出一个工作日各种活动和休息时的合计能量消耗总值，再除以工作日总工时，即得出工作日平均能量代谢率。

    单位时间内人体承受的体力活动工作量（体力工作负荷）必须处在一定的范围之内。负荷过小，不利于劳动者工作潜能的发挥和作业效率的提高，将造成人力的浪费，但负荷过大，超过了人的生理负荷能力和供能能力的限度，又会损害劳动者的健康，导致不安全事故的发生。

    一般来说，人体的最佳工作负荷是指在正常情景中，人体工作8小时不产生过度疲劳的最大工作负荷值。最大工作负荷值通常是以能量消耗界限、心率界限以及最大摄氧量的百分数表示。

    对于重强度劳动和极重（很重）强度劳动，只有增加工间休息时间即通过劳动时间率来调整工作日中的总能耗，使8小时的能耗量不超过最佳能耗界限。

    对于在一个工作日中，劳动时间与休息时间各为多少以及两者如何合理配置，德国学者EA米勒研究后认为，一般人连续劳动480分钟而中间不休息的最大能量消耗界限为4千卡/分，这一能量消耗水率也被称为耐力水平。如果作业时的能耗超过这一界限，劳动者就必须使用体内的能量贮备。为了补充体内的能量贮备，就必须在作业过程中，插入必要的休息时间。米勒假定标准能量贮备为24千卡，要避免疲劳积累，则工作时间加上休息时间的平均能量消耗不能超过4千卡/分。由以上计算可知，在从事该项作业的过程中，每劳动8分钟后，应安排6分钟的工间休息时间，即休息时间为实际劳动时间的75％，换言之劳动时间率为57％。

    目前有许多重体力作业，其能量消耗均已超过最大能耗界限，如铲煤作业，能量消耗为10千卡/分；拉钢锭工，能量消耗为87千卡/分。对于此类作业，必须根据作业时的能量代谢率，合理安排工间休息，以保证8小时的总能耗不超过最佳能耗界限。工间休息时间的长短、次数和时刻，应根据劳动强度、作业性质、紧张程度、作业环境等因素确定。一般情况下，工作日开始阶段的休息时间应比前半日的中间阶段多一些，以消除开始积累的轻度疲劳，保证后一段时间作业能力的发挥。工作日的后半日特别是结束阶段休息次数应多一些。

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